翻转课堂在摄影测量学课程教学中的应用

姚国标 郭秋英 张国建 马东岭 任晓芳

摘  要：随着用人单位对高校毕业生所学专业知识技能的要求逐渐提高，学校各专业在摄影测量学的课堂教授中越来越注重产学研的结合。其中，翻转课堂的教学模式能够使学生在课前通过线上模式主动获取课堂知识，教师在线下课堂上有充足时间解答学生的疑惑。该模式相较于传统的教学方法，能够让学生更系统地学习相关专业内容，并且学生的专业技能也能得到充分锻炼与培养。该文以课程内容中的解析相对定向及绝对定向、数字摄影测量系统及其自动化测绘实验为例，探讨翻转课堂在摄影测量学实验课程应用的可行性，并分析该教学模式在课程教学中的优势。有助于顺应新时代的课程教学要求，建立起科学的教学体系，为我国高校的测绘专业教育改革提供参考。

关键词：翻转课堂；摄影测量学；教学模式；专业技能；课程实验

中图分类号：G642         文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）28-0119-05

Abstract： With the gradual improvement of employers' requirements for professional knowledge and skills learned by college graduates， various majors in the school pay more and more attention to the industry-university-academy cooperation in the classroom teaching of Photogrammetry. Among them， the flipped classroom teaching mode can enable students to actively acquire classroom knowledge through online mode before class， and teachers have enough time to answer students' doubts in online and offline classes. Compared with traditional teaching methods， this model can enable students to learn relevant professional content more systematically， and students' professional skills can also be fully exercised and cultivated. Taking the analytical relative orientation and absolute orientation， digital photogrammetric system and its automated surveying and mapping experiment in the course content as examples， we discussed the feasibility of the application of flipped classroom in the photogrammetric experiment course， and analyzes the advantages of this mode in the course teaching. It is helpful to adapt to the new era of curriculum teaching requirements， establish a scientific teaching system， and provide a reference for the reform of surveying and mapping education in colleges and universities in China.

Keywords： flipped classroom; Photogrammetry; teaching mode; professional skills; course experiments

隨着测绘科学技术的快速发展，摄影测量开始利用先进的数字传感器来获取详细的地物信息，并利用计算机对采集到的数字影像进行图形、数值上的处理来研究所摄地物的几何、物理等方面的特征，之后通过相应的软件程序来实现数字影像产品的可视化与生产。此时，传统教学方式无法通过课堂短时间知识传授使学生充分理解数字影像产品可视化及生产的原理与具体流程，难以满足当前数字产品生产示范教学过程的要求。翻转课堂作为一种新型教学模式，使学生通过利用网络课程、电子书等线上资源，完成课前相关知识理论的存储，从而将课堂的主要时间用于学生之间对问题的合作探究、相互探讨，以及任课教师的答疑解惑，进而实现对课堂时间的高效利用，达到更好的教学效果。

一  翻转课堂概述

（一）  翻转课堂含义与意义

翻转课堂教学模式起源于美国科罗拉多州落基山“林地公园”高中，此模式由Jon Bergmann和Aaron Sams两位教师通过录制课堂内容为请假学生补课的方式发展而来，并在随后逐渐发展成为一种固定的形式，即让学生课前通过线上视频提前学习课堂知识，线下课堂对学生提出的疑惑进行解答[1]。

翻转课堂教学模式需要学生在课前以及课后合理安排课余时间，通过观看教学内容相关的网课视频、电子书等线上教学资源获取知识，针对自身薄弱知识点自主制定学习计划。教师在课堂上不再统一系统地讲授知识，而是将更多的课堂时间交给学生，通过学生与学生之间对问题的合作探究、相互探讨，以及学生与老师之间对课程章节的重点、难点答疑解惑，进而实现对课堂时间的高效利用，达到更好的教学效果。此外，依据教学内容，教师可通过在线教学平台给学生布置相关课后作业或实验等学习任务，帮助学生巩固所学知识，对学生在过程中遇到的难点及时进行线上讲解[2]。

摄影测量学作为测绘地理信息类学生的专业基础必修课，是一门理论与实际结合紧密的课程，主要讲解摄影测量学的定义和任务、摄影测量基本知识、双像解析摄影测量原理、解析空中三角测量、数字摄影测量基础及摄影测量外业等方面的测绘专业知识。将翻转课堂教学模式应用于摄影测量学课程教学，能帮助学生更高效地掌握摄影测量基本原理、技术与方法，为后续的专业课程学习、用人单位的航测生产工作以及研究生阶段的相关科学研究打下坚实基础。

（二）  翻转课堂教学模式与传统教学模式的区别

传统教学模式包括知识传授和知识内化两个环节。知识传授环节通常是由教师在课堂上对相关知识进行细致讲解来实现，知识内化则需要学生通过完成教师依照当堂教学内容布置的课后作业或者操作实验等作业任务。翻转课堂教学模式包括知识获取、知识内化和知识巩固三个阶段，如图1所示。知识获取阶段要求学生在课前有效利用网课视频、电子书等线上资源对需要学习的章节内容进行自主学习。而知识内化阶段则主要通过课堂上学生之间合作探讨以及教师对重点难点进行答疑解惑实现。课后学生结合课堂所学内容，回顾网课视频及电子课本相关章节知识点，完成知识巩固环节。

传统教学模式下，教师在知识获取环节通常作为讲授者为学生传授知识，学生只需在课堂上接受教师所讲解的内容即可。在翻转课堂教学模式下，学生不再依赖教师去教授知识，而是从被动获取知识转变为主动学习。教师在这个环节中以督促为主，这要求学生能发挥自身的主观能动性，自主规划学习时间，有效利用各种资源与信息在课前完成知识的学习，培养学生的自主学习能力。

（三）  翻转课堂的特点

1  教学资源内容简要明晰

由于网课视频、电子书等线上教学资源在其录制、修订过程中可以多次对其内容进行修改，因此这些教学资源通常在内容上简要明晰，且由于网课视频长度自由，可以按照所讲解的知识点内容容量自由划分章节，因此网课视频对课程各知识点有较强的针对性，便于学生更快接触了解到该章节学习内容的要点及难点。

2  知识获取阶段干扰较少

线上课程教学视频展示内容以章节内的各知识点为主体，学生在学习过程中注意力主要集中在当前所讲授的知识点上。此外，学生在选择学习地点时多数会选择图书馆、自习室等较为安静的场所，避免了传统教学模式下与他人交流、教室外人员走动、风扇空调噪声等外界因素的干扰，因此翻转课堂教学模式使得学生获取知識阶段可以在有限的时间内保证较高的学习效率。

3  加强教师与学生之间互动

传统教学模式下，课堂时间多用于教师对知识的讲授上，没有充足时间让教师对学生所遇到的疑问与难题进行答疑解惑，因此教师也难以了解学生对所学知识的掌握情况。而翻转课堂教学模式将知识点的获取放在了课前，使得教师能在课堂上通过与学生之间的交流探讨解决学生提出的问题，构建学生与学生之间以及学生与老师之间的知识探究共同体[3]。

4  提高学生自主学习能力

学生在知识获取阶段，需要对自身知识掌握情况有清晰认识，依据自身学习能力与学习习惯制订适合自己的学习计划，比如将较难的知识点学习安排在注意力相对集中的时间段内，同时网课等在线视频资源在知识点还未熟练掌握时可以重复回看，方便学生自主学习[4]。

5  方便教师了解学生知识掌握情况

教师可以通过设置课后线上作业、回看课堂录像等课程任务，督促学生对所学内容进行复习，同时可以在网课视频结尾增添随堂测验检查学生对知识点的掌握情况。此外，学生也可以根据自己回答情况判断自己知识掌握程度是否符合当前课程进度。若知识没有完全掌握也可回看网课或课程录像等视频资源巩固知识点，总结自己疑惑与问题，并通过线上平台汇总到教师处，帮助教师了解学生的知识掌握情况。教师也可以根据学生问题及时调整教学计划，并在下次课堂上对相应难点进行统一解答。

二  翻转课堂在摄影测量学专业课中的教学设计与应用

（一）  课前知识获取

学生按教师设计的教学计划，结合自身课余时间，课前利用智慧树平台上的网课视频、电子书等线上教学资源对相应专业课知识进行预习（网络地址：https：//onlineweb.zhihuishu.com，平台界面如图2所示），通过对相关知识的自主学习，达到初步理解，并对学习过程中遇到的问题进行总结归纳。教师可通过线上教学平台上的学习记录和下载量等信息大体了解学生预习情况，并及时进行督促。教师可通过学生预习过程中遇到的问题调整教学计划，并在课堂上对相关知识点进行针对性讲解，最大限度发挥课堂教学的作用[5]。

以预习摄影测量六大坐标系及其空间转化为例，学生预习时可借助智慧树线上授课视频（图3）和摄影测量坐标系统虚拟仿真（图4），提前了解摄影测量六大坐标系及其空间转化。

网课视频、电子书等线上资源的引入使学生能够更加方便地在课前进行自主学习，使学习不再受时间和空间的限制，增强学生自主学习的动力，线上教学平台的使用提高了学生自主学习的效率和效果。

（二）  课上知识内化

教师授课采用线上线下结合的方式，强化学生对重难点知识的理解，例如坐标系的建立过程可通过观看线上讲解的方式加以学习，通过生动形象的多媒体动画来辅助学生建立空间思维，继而快速掌握各坐标系的定义。而抽象复杂的公式推导则采用线下讲解，将复杂计算通俗化。坐标系的定义及其转换，主要借助PowerPoint演示文稿进行课堂讲授，部分公式采用板书推导[6]。

教师在课堂上可利用智慧树线上教学平台对讲授的教学内容进行随堂测验，及时了解学生对重点知识的掌握情况，针对普遍掌握不好的知识点进行分组讨论，选出学生代表，进行困难问题阐述，如图5所示。在学生合作探讨的基础上，通过教师的讲解，帮助学生加深对重点难点知识的理解，提高课堂教学效率，如图6所示。教师总结坐标系转化知识点，进一步点评学生讨论与讲解的过程、结果和问题。

（三）  课后知识巩固与拓展

学生在课后可登录线上教学平台，通过完成教师布置的课后作业或实验等学习任务对所学内容进行回顾复习，如图7所示。对仍未掌握的知识点以及存在的疑惑可再次查阅网课教程、电子书等线上资源进行知识巩固，或者通过教学平台向任课教师发起提问，之后由任课教师进行课后线上答疑。教师在课堂之外也会组织学生对摄影测量学相关知识进行拓展学习，如图8所示，帮助学生更直观地了解摄影测量基本原理、技术与方法，为学生运用所学知识进行实际航测生产或从事测绘地理信息相关的科研和教学打下坚实基础。

三  翻转课堂在摄影测量实验课程中的应用——以数字摄影测量生产测绘为例

通过翻转课堂教学模式在数字摄影测量生产测绘课程实验教学上的应用[7-9]，学生能更直观地掌握摄影测量学实际航测生产过程中所需掌握的主要知识及相关技能，实验主要教学内容见表1。

课前，教师将本次实验的实验指导书提前上传到线上教学平台。学生提前预习实验内容，利用网课视频、电子教程等线上教学资源提前了解实验内容的具体操作步骤，并在实操开始前提出自己的观点和困惑。教师依据学生所提交的问题进行整理并筛选出重点难点，对实验课程教学计划进行针对性地修改。在实验课教学过程中，教师可对实验流程中的操作难点通过投屏集中演示，并对学生在实际操作中遇到的问题进行帮助与解答，保证学生能熟练掌握数字摄影测量生产测绘操作流程。课后学生需要上交实验课程中生产的数字摄影测量产品，保证教师能了解学生的实际航测生产知识及相关技能的掌握情况。

四  结束语

随着数字成像、智能化数据处理等数字摄影测量新技术的快速发展，以及对学生专业知识技能要求的逐渐提高，当前摄影测量学课程教学需要学生能做到专业课理论知识与实际生产紧密结合，能做到用理论指导实践，以实践验证理论。翻转课堂教学模式应用在摄影测量学专业课程教学上，既促进了高校课程个性化教学，使教师能针对不同情况及时调整教学计划，极大提高了专业课堂的灵活性和时间利用率，又可使学生根据自身的知识掌握情况，制订专属学习计划，增强学生的学习主动性，有助于提高学生自主学习能力。翻转课堂教学模式能够促使各高校在课程教学的过程中充分利用互联网技术，践行线上线下混合式教学方法。同时，翻转课堂在摄影测量学实验课程上的应用也为培养新一代兼顾专业知识与生产操作能力的优秀人才提供了切实可行的教学方式，有助于健全摄影测量学新时代教学体系，为我国高等院校测绘专业的教育模式升级提供参考。

参考文献：

[1] 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012，30（4）：46-51.

[2] 金陵.“翻转课堂”翻转了什么？[J].中国信息技术教育，2012（9）：18.

[3] 曾文婕，周子仪，刘磊明.怎样设计“以学生学习为中心”的大学翻转课堂[J].现代远程教育研究，2020，32（5）：77-85.

[4] 刘刚.翻转课堂在物流管理专业课教学中的应用研究[J].天津农学院学报，2022，29（3）：109-112.

[5] 张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析[J].中国远程教育，2013（10）：59-64.

[6] 赵兴龙.翻转课堂中知识内化过程及教学模式设计[J].现代远程教育研究，2014（2）：55-61.

[7] 李爽，李星华，沈焕锋.翻转课堂在遥感实验课程教学中的应用——以“图像融合”为例[J].测绘工程，2020，29（1）：72-75，80.

[8] 祝智庭，管珏琪，邱慧娴.翻转课堂国内应用实践与反思[J].电化教育研究，2015，36（6）：66-72.

[9] 王红，赵蔚，孙立会，等.翻转课堂教学模型的设计——基于国内外典型案例分析[J].现代教育技术，2013，23（8）：5-10.

基金项目：山东省本科教学改革研究重点项目“‘摄影测量学线上线下混合式一流课程建设研究”（Z2021014）；山东省本科教学改革研究项目“面向工程教育认证的测绘工程专业应用型人才培养模式改革与实践”（M2020204）；山东省研究生教育教学改革研究重点项目“‘互联网+背景下测绘类研究生创新能力转型升级研究”（SDYJG19115）；山东省研究生质量提升计划项目“航空航天摄影测量”（YZKC202212）

第一作者简介：姚国标（1985-），男，汉族，山东菏泽人，博士，教授。研究方向為摄影测量学。

*通信作者：郭秋英（1970-），女，汉族，山东济宁人，博士，教授。研究方向为测绘科学与技术。